Spritzgussverarbeitung von ZEDEX 530 - Wolf Kunststoff-Gleitlager ...

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Wolf
Spritzgussverarbeitung
von ZEDEX 530
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Wolf Kunststoff-Gleitlager GmbH • Heisenbergstr. 63 - 65 • D-50169 Kerpen-Türnich • Tel. 02237/9749-0 • Fax. 02237/9749-20

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Einleitung
Inhaltsverzeichnis:
Seite
3
Spritzgießverarbeitung
2
Maschinenbedienung
Seite
3
3
Schwindung
Seite
4
4
Werkzeugwandtemperaturen
Seite
4
5
Werkzeugauslegung,Gestaltungshinweise,Anguß und Anschnitt
Seite
4
6
Übergang von ZEDEX 530 auf einen anderen Thermoplasten
Seite
4
7
Allgemeine Sicherheitsvorkehrungen beim Verarbeiten
Seite
4
8
Regranulatzusatz
Seite
5
9
Übergang von einem anderen Thermoplasten auf ZEDEX 530
Seite
5
10
Reinigen von Spritzgiesswerkzeugen
Seite
6
V2.01 - 2/98
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Spritzgussverarbeitung von ZEDEX 530
1. Einleitung
Das bevorzugte Verarbeitungsverfahren für ZEDEX
530 ist das Spritzgieß und Extrusionsvefahren. Der
Rohstoff muß den Spritzgießmaschinen vollkommen
trocken zugeführt werden . Vortrocknen ist
trotz der geringen Wasseraufnahme angebracht. Es
wird empfohlen, mind. 3 Std. bei 160ºC. oder mind.
4 Std. bei 150 Grad C. im Trockenlufttrichter zu
trocknen.
2. Maschinenbedingungen
Für die Schnecken einschließlich Rückstromsperren
empfehlen sich Oberflächenbehandlungen wie
z.B. das Borieren oder das Beschichten mit Hartstoffen
wie Titannitrid. Darüber hinaus hat sich die
Stegpanzerung (auf Basis von Co/Cr/W) der
Schnecke bewährt. Eine Innenpanzerung auch des
Zylinders ist empfehlenswert, obwohl im allgemeinen
die Lebensdauer des Zylinders im Vergleich zur
Schnecke höher ist.
Die Zylindergröße sollte auf das Schußgewicht so
abgestimmt sein, daß die Schußkapazität zu 30
bis 70% genutzt wird.
Eine beheizbare Verschlußdüse ist einer offenen
Düse vorzuziehen. Die Plastifizierschnecke sollte
mit einer Rückstromsperre ausgerüstet sein.
Empfohlen werden Massetemperaturen von 295 bis
305ºC. Wenn die Formteilgeometrie es erfordert,
z.B. bei sehr geringen Wanddicken, sind jedoch
auch Massetemperaturen bis etwa 350ºC möglich.
Der Spritzdruck sollte zwischen 500 und 1000 bar
liegen. Der Nachdruck wird üblicherweise mit 100
bis 500 bar eingestellt (jeweils als spezifischer
Druck, auf Hydraulikdruck umzurechnen).
Der beim Plastifizieren auf die Schnecke wirkende
Staudruck sollte niedrig sein. Meist ist kein Staudruck
erforderlich. Hoher Staudruck fördert Schnekkenverschleiß.
Wenn jedoch Staudruck zur Erreichung
einer besseren Plastifizierung nötig wird,
sollten 100 bar nicht überschritten werden.
Optimale Schneckendrehzahlen liegen je nach
Schneckendurchmesser zwischen 40 und 100min -1 .
Die günstigste Füllgeschwindigkeit ist für jedes
Werkzeug zu ermitteln. Zu schnelles Einspritzen
fördert die Schwimmhautbildung, zu langsames
Einspritzen kann Einfallstellen hervorrufen. Eine
eher mittlere Einspritzgeschwindigkeit wird üblicherweise
bevorzugt.
Die notwendige Nachdruckzeit ist eine Funktion der
Wanddicke des Formteils, der Masse- und der
Werkzeugwandtemperatur. Sie läßt sich ermitteln,
indem sie bei insgesamt konstantem Zyklus auf
Kosten der Kühlzeit verlängert und das korrespondierende
Gewicht der Formteile bestimmt wird,
siehe Abb.1.
Gewicht des Formteils
Bei t

Schwindung %
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Spritzgussverarbeitung von ZEDEX 530
Abb.2 Schwindung von ZEDEX 530 in Abhängigkeit vom
Spritzdruck bei Plattendicken von 2 bis 3mm
2mm
3mm
400 500 600 700 800 900
Spritzdruck bar
4.Werkzeugwandtemperaturen
Bei der Spritzgießverarbeitung von ZEDEX 530
kommt der Werkzeugwandtemperatur, wie eingangs
erwähnt, besondere Bedeutung zu. Sie
sollte oberhalb der Glasübergangs- und der
Nachkristallisationstemperatur liegen. Es werden
Werkzeugwandtemperaturen von mindestens
140ºC empfohlen. Hierbei liegen ausreichend hohe
Kristallisationsgeschwindigkeit und Kristallinität
vor. Unter Umständen können die Teile bei diesen
Formtemperaturen in der Form haften. In diesen
Fällen sollte die Formtemperatur reduziert werden.
Formtemperaturen abwärts bis ca. 60 °C sind
möglich.
5.Werkzeugauslegung, Gestaltungshinweise,
Anguß und Anschnitt
Als Werkzeugstähle haben sich durchhärtende
Stähle (Durchhärter), Stähle für die Verwendung im
Lieferzustand (Vorvergüter) und korrosionsbeständige
Stähle bewährt.
Bei den durchhärtenden wie bei den vorvergüteten
Stählen muß die Oberfläche gegen
Korrosion geschützt werden. Dies geschieht mit
einer Hartstoffbeschichtung (z.B. TiN) oder auch
z.B. mit stromloser Vernickelung.
6.Übergang von ZEDEX 530 auf einen anderen
Thermoplasten
ZEDEX 530 wird mit einem Reinigungsgranulet
(z.B. PP, PE, oder PMMA) aus dem Zylinder bei
abgefahrener Spritzeinheit verdrängt. Sobald die
Schmelze frei von ZEDEX 530-Anteilen ist, werden
die Zylindertemperaturen auf die für das Reinigungsmaterial
gültigen Temperaturen abgesenkt.
Dabei wird die Schmelze weiterhin ins Freie
gespritzt. Sobald diese Temperaturen erreicht
sind, ist das Sauberfahren der Maschine abgeschlossen.
7.Allgemeine Sicherheitsvorkehrungen beim
Verarbeiten
Beim Verarbeiten von ZEDEX 530 soll die Temperatur
der Schmelze (unter Berücksichtigung der
zulässigen Verweilzeiten im Zylinder) 370ºC nicht
übersteigen. Bei überhöhter thermischer Beanspruchung
wird ZEDEX 530 unter Bildung von
Schwefeldioxid und Carbonylsulfid zersetzt.
Über den Verarbeitungsmaschinen sollten Abzugshauben
angebracht sein, um bei übermäßiger
Erhitzung möglicherweise auftetende Abgase
sicher zu erfassen und abzuführen.
Wird thermische Zersetzung im Zylinder vermutet
oder festgestellt, ist das Material bei abgestellter
Zylinderheizung abzupumpen. Thermisch abgebautes
Material wird zweckmäßigerweise zur
Vermeidung von Geruchsbelästigung in Wasser
getaucht.
Der Rohstoff ZEDEX 530 ist inhärent flammwidrig.
Dennoch liegt es im Interesse des Verarbeiters,
bei Lagerung, Verarbeitung und Konfektionierung
Maßnahmen des vorbeugenden Brandschutzes zu
treffen. Maßgeblich sind die in den einzelnen
Ländern geltenden örtlichen Vorschriften.
Für bestimmte Endprodukte und Anwendungsbereiche
können besondere brandtechnische Anforderungen
bestehen. Es obliegt der Verantwortung
des Verarbeiters des Rohstoffes, diese festzustellen
und einzuhalten.
Ein DIN-Sicherheitsdatenblatt für ZEDEX 530 steht
zur Verfügung.
Um einen ausreichenden Schutz gegen Verschleiß
bei korrosionsbeständigen Stählen zu
erzielen, sollte die Härte mindestens HRc 55
betragen. Die Steigerung der Härte darf bei diesen
Stählen keineswegs durch Nitrieren erfolgen, da
hierbei der Widerstand gegen korrosiven Angriff
stark verringert wird.
3.Schwindung
Die an Probeplatten (130x120x2mm bzw. 3mm) in
Abhängigkeit vom Spritzdruck ermittelte Schwindung
ist in den Abb.2 für ZEDEX 530 wiedergegeben.
Spritzgießverarbeitung
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Spritzgussverarbeitung von ZEDEX 530
Eine Alternative zu den durchhärtenden Stählen
mit Korrosionsschutz sind pulvermetallurgisch
hergestellte Stähle (PM-Stähle). Infolge ihres
Eigenschaftsbildes, d.h. Korrosionsbeständigkeit
und Verschleißfestigkeit, sind sie ebenfalls
einsetzbar.
Das Temperieren der Werkzeuge erfolgt zweckmäßigerweise
mit Ölumlaufthermostaten oder mit
elektrischer Beheizung. Weniger geeignet sind
Heißwassersysteme. Bei der Verwendung elektrischer
Beheizung empfiehlt sich eine Leistungsdichte
von 400 bis 500 W/kg.
Alle Formnester müssen wirksam entlüftet werden.
Ein unzulänglich entlüftetes Werkzeug kann
zu Verbrennungserscheinungen am Formteil
führen, hervorgerufen durch die hohe Verdichtung
der eingeschlossenen Luft (sog. Diesel-Effekt).
Wirksames Entlüften erfolgt z.B. mit breiten (2 bis
9mm), flachen (0,006 bis 0,007mm) Kanälen in der
Teilungsebene. Die Entlüftung kann auch über
entsprechend bearbeitete Auswerferstifte erfolgen
oder verbessert werden. Auch ein Entlüften der
Verteilerkanäle hat sich bewährt.
Eine Verbesserung der Fließnahtfestigkeit bei
Formteilen aus ZEDEX 530 kann durch geeignete
konstruktive Maßnahmen erreicht werden, wie
durch Vergrößern der Wanddicke im Bereich der
Zusammenfließnaht. Auch die Lage der Anschnitte
ist hierbei von großer Bedeutung.
Angüsse und Verteiler sollten eine Entformungsschräge
von 2 bis 3º haben. Ein Angußdurchmesser
von 4mm hat sich bewährt. Verteiler und
Angußkanäle sollten poliert sein. Hinterschnitte
sind zu vermeiden. Anschnitte hält man möglichst
groß, um den Abrieb zu verringern.
Spritzgießen mit Punkt- und Tunnelanguß ist zwar
grundsätzlich möglich, doch sollte der Punktanguß
größer als 1mm sein.
Beim Tunnelanguß ist ein das Entformen unterstützender
Auswerfer in der Höhe des Anschnittes
von Vorteil. Am Formteil ist eine
Entformungsschräge von ca. 1º vorzusehen.
Für die Verarbeitung von ZEDEX 530 auf Heißkanalwerkzeugen
sollten außenbeheizte Systeme
mit guter thermischer Homogenität verwendet
werden. Eine wirkungsvolle thermische Trennung
zwischen Kavität und Heißkanaldüse muß gewährleistet
werden. Es empfiehlt sich der Einbau
der Heißkanaldüse in eine Buchse mit Luftisolierung
oder in eine temperierbare Buchse.
Weiterhin sollten die Heißkanaldüsen mit Verschleißschutzausrüstung
sowie Korrosionsschutz
versehen sein.
8.Regranulatzusatz
Der Regranulatzusatz sollte 25 bis 30% nicht
übersteigen, da sonst die Gefahr besteht, daß das
Material abbaut.
Versuche an Regranulat, dreimal verarbeitet,
ergaben folgende Veränderungen der physikalischen
Eigenschaften:
E igenschaften A bfall auf %
R eissfestigkeit
R eissdehnung
B iegefestigkeit
B iege-E -M odul
K erbschlagzähigkeit
H D T
Farbe
82
100
90
87
72-84
97
dunkler
Spritzgießverarbeitung
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Spritzgussverarbeitung von ZEDEX 530
9.Übergang von einem anderen Thermoplasten auf
ZEDEX 530
Da viele andere Kunststoffe bei den Verarbeitungstemperaturen
von ZEDEX 530 thermisch instabil
sind, müssen sie vorher vollständig aus der Maschine
entfernt werden. Man verwendet zum
Sauberfahren z.B. Polypropylen, Polyethylen oder
Polymethylmethacrylat. Diese Materialien werden
mit den jeweils gültigen Massetemperaturen bei
abgefahrenem Zylinder in schneller Schlußfolge ins
Freie gespritzt. Sobald das vorherige Fremdmaterial
völlig verdrängt ist, werden die Zylindertemperaturen
auf die für ZEDEX 530 empfohlene
Höhe gebracht. Dabei wird weiter das Reinigungsmaterial
(d.h. PP, PE, oder PMMA) ins Freie
gespritzt.
Sind die für ZEDEX 530 erforderlichen Zylindertemperaturen
erreicht, wird ZEDEX 530 in die Spritzgießmaschine
gegeben und damit das Reinigungsmaterial
verdrängt. Erst nach dem vollständigen
Verdrängen des Reinigungsmaterials kann mit dem
Spritzgießen der Formteile begonnen werden.
10.Reinigung von Spritzgiesswerkzeugen
Verbleiben nach dem Sauberfahren mit Reinigungsgranulat
noch Materialreste im Werkzeug, so
müssen diese mechanisch entfernt werden.
Werkstoffreste in Nischen oder Kanälen, die sich
nicht mechanisch entfernen lassen, können wie
folgt entfernt werden:
Mit einer Lötlampe wird ein Metalldraht erwärmt
und heiss in die Materialrückstände eingestochen.
Dort muss der Metalldraht erkalten und kann dann
mit dem Restmaterial herausgezogen werden.
Materialreste, die sich so nicht entfernen lassen,
können durch aufheizen auf 600°C verbrannt
werden. Hierbei ist zu beachten, dass eine Abzugshaube
eingesetzt wird, um die freigwerdenden
Zersetzungsgase abzuführen.
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